Argomenti di tesi disponibili presso il Gruppo di Chimica Bioinorganica e Bioelettrochimica

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1 Argomenti di tesi disponibili presso il Gruppo di Chimica Bioinorganica e Bioelettrochimica

2 Gruppo di Chimica Bioinorganica e Bioelettrochimica G. Battistuzzi - bioinorganica M. Borsari - elettrochimica A. Ranieri - elettrochimica C. A. Bortolotti - ch. computazionale G. Di Rocco - bioinorganica M. Sola - bioinorganica M. Bellei - bioinorganica

3 Argomenti di ricerca Ci occupiamo di metallo-proteine redox (proteine di trasferimento elettronico, enzimi redox), native o soggette a mutazioni sitospecifiche, o di sistemi biomimetici

4 Argomenti di ricerca Studio del rapporto struttura - funzione Studio della termodinamica e della cinetica dei processi di trasferimento elettronico di metallo-proteine in soluzione ed immobilizzate su superfici inorganiche Studio delle proprietà biocatalitiche di metallo-proteine e metalloenzimi immobilizzati, per la costruzione di superficie ibride nanostrutturate da utilizzare come componenti di sensori nanobioelettrochimici Studio delle proprietà strutturali e funzionali di metallo-proteine e metallo-enzimi in condizioni denaturanti, in interazione con membrane fosfolipidiche e in interazione con i partner fisiologici

5 Tecniche di indagine utilizzate Voltammetria ciclica e ad onda quadra e spettroscopia di impedenza su elettrodi stazionari modificati e non Spettroelettrochimica con cella OTTLE Spettroscopie UV-Vis, Fluorescenza, Dicroismo Circolare (CD) e Dicroismo Circolare Magnetico (MCD) Spettroscopia Raman: SERS, SERRS e SE-IRA (presso UNITS e TUB) Tecniche computazionali Mutagenesi sitospecifica

6 Sistemi proteici (nativi o soggetti a mutazioni sitospecifiche) e biomimetici studiati Citocromi c mitocondriali e batterici, mono e di-eme Eme perossidasi Proteine Fe-S Globine umane Monoossigenasi da fungo

7 Argomenti di tesi proposti Studio della reattività di mutanti di globine umane (neuroglobina e mioglobina) Studio elettrochimico e spettroscopico di citocromi c mutati in presenza di cardiolipina. Studio delle proprietà biocatalitiche di enzimi redox immobilizzati su SAM Studio elettrochimico di proteine FeS umane (collaborazione con J. Cowan, Ohio State University). Studio spettroelettrochimico della termodinamica di riduzione del centro metallico di emeenzimi redox di origine umana e batterica, aventi proprietà antiossidanti (collaborazione con C. Obinger, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna). Studio elettrochimico di una monoossigenasi da fungo (LPMO), coinvolta nella degradazione redox di polisaccaridi: verso la progettazione di combustibili di seconda generazione (collaborazione con G. Davies, University of York) Studio delle correnti elettriche fotoindotte tramite immobilizzazione di citocromo c mutante e centro di reazione fotosintetico su superfici d oro Biosensori elettronici per rilevare la risposta immunitaria ad Anticorpi Antifarmaco - Biosensori per virus in piante

8 Neuroglobina La Neuroglobina (Ngb) è una globina localizzata nei neuroni. A differenza delle altre globine, il suo gruppo eme è esacordinato. Il ruolo fisiologico della Ngb non ancora stato chiarito. Fra le possibili funzioni fisiologiche della Ngb troviamo protezione dei neuroni da ipossia e ischemia, rifornendoli di O 2 ; eliminazione dell eccesso di NO o sintesi di NO; eliminazione radicali ossigenati e azotati (ROS and RNS, respectively); inibizione dell apoptosi, grazie alla riduzione del citocromo c rilasciato nel cytosol. Nel corso della tesi sarà studiata, mediante tecniche spettroscopiche (UV-Vis, MCD, CD, Fluorescenza), spettroelettrochimiche e voltammetriche, la reattività di mutanti della Ngb, in cui sono stati sostituiti residui opportunamente selezionati

9 Mioglobina La Mioglobina (Ngb) è una globina localizzata nei tessuti muscolari dove agisce da deposito per O 2. Recentemente, un team internazionale formato da differenti gruppi di ricerca ha scoperto che il mutante H98Y è responsabile dell insorgere e dello sviluppo di una malattia genetica (mioglobinopatia) che provoca una progressiva atrofia dei muscoli. Nel corso della tesi saranno studiati gli effetti della mutazione H98Y su differenti aspetti della reattività della mioglobina (stabilità conformazionale, affinità per l eme, capacità di legare O 2, proprietà redox, capacità di catalizzare la formazione di radicali ossigenati e di formare aggregati) per identificare le cause molecolari della patologia associata alla mutazione.

10 Eme-perossidasi Le eme-perossidasi sfruttano la riduzione di H 2 O 2 per catalizzare l ossidazione di un ampia varietà di substrati organici e inorganici. Il loro ciclo catalitico prevede tre step redox consecutivi che coinvolgono due specie intermedie (Composto I e Composto II) caratterizzate da un alto potenziale di riduzione, le quali ossidano le molecule di substrato. La comprensione dei fattori molecolari che influenzano il potenziale di riduzione delle coppie redox coinvolte nel ciclo catalitico delle perossidasi è cruciale per capire I dettagli molecolari che determinano le loro proprietà catalitiche. Nel corso del lavoro di tesi sarà studiata la reattività redox in soluzione di eme-enzimi redox nativi e ricombinanti mediante tecniche spettroelettrochimiche.

11 Monoossigenasi da fungo (LPMO) Molecular Biology Protein chemistry Electrochemistry Electrical Measurements

12 Biosensori per rilevare la risposta immunitaria ad Anticorpi Antifarmaco - Biosensori per virus in piante IN SITU functionalization Molecular Biology (protein expression and purification) Protein chemistry Electrochemistry Electrical Measurements

13 Immobilizzazione di citocromo c mutante e centro di reazione fotosintetico su superfici d oro RC Heme Covalent linker Gold electrode RC Q QH 2 Molecular Biology (protein expression and purification) Protein chemistry Electrochemistry Electrical Measurements Heme Covalent linker Gold electrode